книги из ГПНТБ / Технология добычи и обогащения углей в Печорском бассейне [коллектив. моногр

Из табл. 71 видно, что с понижением нижнего предела круп­ ности классов ММВ растет, достигая 16,2% при размере частиц менее 0,076 мм.

При переходе к более мелким классам рост значений ММВ объясняется ростом доли капиллярной и адсорбционной влаги в общей влажности угля. Установлено, что степень влияния капил­ лярных и адсорбционных сил для разных классов угля различна.

продукта гидроциклона

Из опытного и расчетного материала можно сделать выводы, что для получения ориентировочных значений ММВ сгущенных продуктов гидроциклонов ОФ шахт комбината Воркутауголь сле­ дует использовать расчетно-экспериментальный способ. Сущность этого способа заключается в том, что сгущенный продукт гидро­ циклонов рассеивается на два класса: +0,076 и —0,076 мм. Для последнего класса ММВ определяется экспериментально, а для первого — принимается равной 6,6%. В целом для всего продукта максимальная молекулярная влагоемкость рассчитывается из ММВ этих двух классов и их содержания в продукте по формуле

эффициент для тонкодисперсных частиц размером менее 0,076 мм. Расчетно-экспериментальный метод является удобным при практической оценке эффективности процесса механического обез­ воживания угля по степени приближения влажности обезвожен­

ного шлама к величине ММВ.

В соответствии с литературными данными можно использо­ вать формулу

цД

л = —^ 100, % ,

Woc

17* 259

где Woc — влажность продукта (осадка) после обезвоживания. Если необходимо определить ММВ не сгущенного продукта гидроциклонов, а концентрата, обезвоживаемого в центрифуге или на грохоте, а также какого-либо другого продукта обогащения, то

вэтом,случае максимальная молекулярная влагоемкость опреде­ ляется экспериментально как для класса —0,076 мм, так и для класса +0,076 мм.

По мере накопления этой информации отпадает необходимость

вэкспериментах по определению ММВ для класса +0,076 мм.

§9. КОНТРОЛЬ ЗА РАСХОДОМ И СОДЕРЖАНИЕМ РЕАГЕНТОВ

ВШЛАМОВЫХ ВОДАХ ОБОГАТИТЕЛЬНЫХ ФАБРИК,

КОМБИНАТА ВОРКУТАУГОЛЬ

В процессе усовершенствования водно-шламовых схем на обогатительных фабриках комбината Воркутауголь внедряется разработанная ПечорНИИПроектом технология обработки необогащенных шламов с применением физико-химической интенсифи­ кации.

На четырех ОФ производится фильтрование шламов на диско­ вых вакуум-фильтрах «Украина-80» и ДУ68-2,5/8 с использованием в качестве реагента-флокулянта негидролизованного полиакрила­ мида (ПАА). На ОФ шахты «Северная» полиакриламид применя­ ется для осветления шламовых вод путем подачи его в радиаль­ ный сгуститель. На ОФ шахт № 40 и 17 проводились работы по снижению влажности угля обработкой его в процессе обогащения смачивателем ДБ. Ведутся работы по очистке шахтных и сточ­ ных вод с применением гидролизованного и негидролизованного полиакриламида и других реагентов. Физико-химическая интенси­ фикация внедряется на ОФ шахт «Центральная» и «Промышлен­

В настоящее время лабораторная практика рекомендует широ­ кий выбор химических, физико-химических и физических методов анализа различных веществ в водных растворах, однако в про­ изводственных условиях ни один из этих, методов не применяется.

Основная причина заключается в сложности и изменчивости состава шламовых вод, содержащих наряду с реагентами различ­ ные другие вещества и твердые частицы переменного качества.

Исследованиями, проведенными ПечорНИИПроектом, уста­ новлена возможность определения концентрации ПАА, смачива­ теля ДБ и других поверхностно-активных веществ (ПАВ) в про­ мышленных условиях.

В основу определения ПАВ положен метод Кантора — Ребин­ дера, заключающийся в измерении, максимального давления в пу­ зырьке воздуха, проскакивающем через поверхностный слой раст­

?60

вора. Давление в пузырьке находится в прямой связи с измене­ нием поверхностного натяжения, которое, в свою очередь, опреде­ ляется концентрацией в растворе поверхностно-активного вещест­ ва. Этот метод применялся авторами [42] при изучении физиче­ ских и физико-химических воздействий на пульпу путем измене­ ния технологических свойств воды. Для анализа содержания ПАВ в шламовых водах обогатительных фабрик он применяется впер­ вые.

Важнейшим доказательством, подтверждающим правиль­ ность выбора этого метода, являются теоретические предпосылки,

показания прибора. Лабораторные исследования полностью под­ твердили это положение.

Методом Кантора — Ребиндера определялось поверхностное натяжение продуктов: дистиллированной, водопроводной и шахт­ ной воды шахт № 17, «Октябрьская», № 25. «Заполярная» и других, не содержащих твердых примесей; искусственной шла­ мовой воды, приготовленной добавлением в дистиллированную, водопроводную и шахтные воды сухого угольного шлама в коли­ честве 200 г/л; производственной шламовой воды обогатительных фабрик Печорского бассейна, содержащей от 100 до 800 г сухого шлама в 1 л пульпы.

Показания прибора оказались идентичными для всех видов описанных выше продуктов.

В лабораторных условиях проведение одного анализа зани­ мает 10—15 мин.

Этот метод позволяет быстро и с большой точностью фиксиро­ вать относительно малые изменения поверхностного натяжения растворов. Поверхностное натяжение раствора смачивателя ДБ концентрации 0,2%, рассчитанное по экспериментальным данным, оказалось равным 26,7 дин/см по сравнению с 26,4 дин/см по лите­ ратурным данным. Было также рассчитано поверхностное натяже-- ние растворов трансформаторного масла в воде, смеси ДБ с мас­ лом в соотношении I : 3 и других поверхностно-активных веществ.

Зависимость показаний прибора от концентрации смачивателя

чем для интервала 0,01 — 0,05%, а в области концентраций, превы­ шающих 0,2%, метод практически, не эффективен. В интервале кон­ центраций 0,2-—0,5% при цене деления шкалы прибора 0,1 мм абсолютная погрешность измерений составляет 0,0015%, или 5% относительных.

Во время лабораторных исследований установлено, что кон­ центрация смачивателя ДБ в жидкой фазе , оборотных вод не

261

должна превышать 0,05%. При проведении промышленных испы­ таний эта концентрация практически равна нулю. Таким образом, значения контролируемых концентраций в производственных усло­

производился на устанозке, схема которой приведена на рис. 111.

касается поверхностного слоя раствора. Избыточное давление в системе создается добавлением воды в цилиндр. Показания при­ бора h (мм), соответствующие концентрации ДБ в растворе с

262

(%), сводятся в таблицу, по данным которой строится зависи­ мость Н-^с. Содержание ДБ в жидкой фазе шламовых вод опре­ делялось в соответствии с этой зависимостью.

Метод Кантора —Ребиндера, основанный на измерении по­

метода. Применяя этот метод, можно определять изменение кон­ центрации раствора в 0,001% с высокой точностью (около 0,005% относительных).

Методика определения концентрации полиакриламида анало­ гична' методике определения смачивателя ДБ. Прибор предвари­ тельно калибруется на искусственных смесях при заданной темпе­ ратуре. Строится зависимость, аналогичная зависимости, показан­ ной на рис.» 112. Затем по вязкости анализируемого раствора на основании полученной зависимости определяется содержание реагента.

Эта методика дала положительные результаты при опробо­ вании на ОФ шахты «Заполярная», где во время внедрения вакуум-фильтра «Украина-80» применялась физико-химическая интенсификация его работы. Во время внедрения осуществлялся контроль за содержанием полиакриламида в подаваемом на фильтр растворе и его концентрацией в жидкой фазе пульпы. Для этого пульпа перед анализом отстаивалась. Время произ­ водства одного эксперимента не превышало 15 мин.

Как показали результаты испытания, концентрация полиакрил­ амида в жидкой фазе шламовых вод ОФ шахты «Заполярная» равнялась практически нулю, концентрация раствора, подава­ емого на фильтр, — 0,2%,

263

§ 10. ОЦЕНКА КОКСУЮЩИХ СВОЙСТВ ВОРКУТСКИХ УГЛЕЙ ПО ХИМИКО-ПЕТРОГРАФИЧЕСКИМ ПОКАЗАТЕЛЯМ

ющихся печорских углях, используемых как в технологических целях, так и в энергетике.

Для рационального использования технологических углей необходимо детальное изучение их коксующих свойств в полу­ промышленных условиях, что сопряжено со значительными труд­ ностями.

ПечорНИИПроектом проведены исследования и сделана попытка оценки коксующих свойств воркутских углей на основе их химико-петрографических показателей по методике КузНИИУглеобогащения. Методикой учтены генетические особенности углеобразования, а также различия степени метаморфизма, петро­ графического состава и спекаемости углей. Применяя эту мето­ дику для оценки коксуемости воркутских жирных углей с уча­ стием юнь-ягинских коксовых, ворга-шорских слабоспекающихся и кузнецких отощенно-спекающихся углей, можно определить не только рациональную их шихтовку, но и возможно-оптимальное содержание тех или иных углей и отощающих добавок в шихте. Так, например, было установлено, что воркутские жирные угли могут принимать до 25% слабоспекающихся ворга-шорских и до 15% тощих верхне-сыр-ягинских углей. При этом качество кокса остается достаточно высоким.

Результаты прогноза коксуемости как индивидуальных вор­ кутских углей, так и их смесей с другими углями на основе их химико-петрографических показателей приведены в табл. 72.

Из табл. 72 видно, что между расчетными и фактическими показателями механической прочности кокса имеется удовлетвори­ тельная сходимость. Это дает возможность получать объектив­ ную оценку прочности кокса из воркутских и других печорских углей на основе их химико-петрографических показателей. Кроме того, возможен подбор шихт из печорских углей с участием куз­ нецких отощенно-спекающихся углей для получения металлурги­ ческого кокса заданного качества.

Обобщением результатов петрографических исследований и сопоставлением их с показателем прочности кокса установлено, что изометаморфные угли с одинаковым содержанием плавких компонентов обладают различной спекаемостью и коксуемостью.

Таким образом, спекаемость углей зависит не только от содер­ жания плавких компонентов, но и от их качества, что, естест­ венно, отражается на механической прочности кокса.

264

На основании коксования углей различной стадии метамор­ физма сделана попытка увязать прочность кокса с качеством

исвойствами их органической массы. Органическая масса изометаморфных углей с низким содержанием плавких компонентов

ивысокой толщиной пластического слоя, по-видимому, обладаем'

Сравнительная характеристика прочности кокса в зависимости от степени метаморфизма, спекаемости и петрографических осо­ бенностей приведена в табл. 73.

Произведена оценка прогноза коксуемости воркутских углей и их смесей с другими печорскими углями по методике КузНИИУглеобогащения, получены удовлетворительные результаты рас­

получить, используя при этом зависимость прочности кокса от показателя коксуемости, который выражается через отношение плавких компонентов к толщине пластического слоя.

§11. ПОЛУКОКСОВАНИЕ УГЛЕЙ ПЕЧОРСКОГО БАССЕЙНА

Вряду основных источников углеводородного сырья для хими­ ческой промышленности одно из важных мест занимает пиролиз твердого топлива, охватывающий процессы коксования, полукоксо­ вания и энергохимической переработки. Для рационального ис-

266

пользования углей в целях определения их химического потенциа­ ла ПечорНИИПроектом проведены исследования по полукоксова­ нию углей Печорского бассейна с определением выхода и состава химических продуктов. Установлены зависимости выхода и соста­ ва продуктов полукоксования от природы угля и степени его ме­ таморфизма.

Для углей Печорского бассейна эти зависимости выражаются в увеличении выхода смолы на горючую массу при переходе от тощих углей Верхне-Сыр-Ягинского месторождения к жирным Воркутского и Воргашорского месторождений, в снижении выхо­ да смолы при переходе от газовых углей Воргашорского место­ рождения к газовым Сейдинского и длиннопламенным углям Интинского месторождения. Выход и состав продуктов полукок­ сования углей Печорского бассейна приведены в табл. 74.

267

Аналогично меняется и состав смолы. Количество парафинов уменьшается с ростом метаморфизма углей, а фенолы, находя­ щиеся в прямой зависимости от содержания кислорода в угле, —• уменьшаются. Содержание ароматических углеводородов и нафтенов в смоле увеличивается при переходе от длиннопламенных интинских к жирным воркутским и тощим верхне-сыр-ягинским углям. Состав газа полукоксования также зависит от степени метаморфизма углей. Рост содержания водорода в углях снижает содержание свободного водорода в газе и приводит к увеличе­ нию содержания различных углеводородов жирного ряда. Чем выше в угле содержание кислорода, тем больше в газе углекис­ лоты, окиси углерода и паров воды.

Групповой состав первичной смолы углей Печорского бассей­ на приведен в табл. 75.

Кроме территориальных признаков для углей, находящихся на

проследить изменение выхода смолы в зависимости от метамор­ физма. Для углей Печорского бассейна максимальный выход смолы дают жирные угли (Жы) Воргашорского и Воркутского месторождений. Уменьшение метаморфизма в направлении на юго-

268